Generator de semnal sinusoidal pentru domeniul de audiofrecvență

Oscilatoarele sunt circuite care produc semnal periodic, de diverse forme, fără a primi vreun semnal de intrare.

- Clasificare după principiul de funcţionare (ecuaţiile care guvernează producerea oscilaţiilor): 1. Oscilatoare armonice:

-au funcţionare liniară sau cvasiliniară;

-modelul este o ecuaţie diferenţială de ordin 2 sau superior;

-soluţia ecuaţiei este un semnal sinusoidal (cuvantul armonic se referă la tipul de ecuaţie diferenţială care are soluţie o sinusoidă).

Există două categorii de oscilatoare armonice:

a.cu reacţie pozitivă

b.cu dispozitive cu rezistenţă negativă 2. Oscilatoare de relaxare:

-au funcţionare neliniară (chiar dacă deseori este liniară pe porţiuni);

-nu produc semnal sinusoidal (forme foarte diverse; sinusoida este "fabricată" producînd un triunghi, care apoi este prelucrat neliniar);

-deseori: circuite de încărcare şi descărcare reactanţe, modelate prin ecuaţii diferenţiale de ordin 1 sau superior, valabile pe porţiuni;

-circuite digitale folosite frecvent în oscilatoare de relaxare, în generatoare de impulsuri.

- Clasificare după frecvenţă: 1. frecvenţă foarte joasă, sub 10 Hz (se folosesc oscilatoare de relaxare, analogice sau numerice) 2. audiofrecvenţă, 10 Hz - 1 MHz (armonice RC, relaxare) 3. radiofrecvenţă, 10 kHz - 1GHz (armonice LC) 4. de microunde, peste sute de MHz (dispozitive cu rezistenţă negativă)

În cadrul acestei lucrări, ne interesează oscilatoarele armonice, cu reactie pozitivă si apartinând domeniului de audiofrecventă. 1.Reacţia la amplificatoareÎn electronică, prin reacţie se înţelege aducerea unei fracţiuni din semnalul de ieşire ( Xies ) la intrarea amplificatorului. Această fracţiune, care se numeşte semnal de reacţie ( Xr ), se însumează (vectorial sau fazorial) cu semnalul furnizat de sursa de semnal ( Xs ), iar rezultanta lor va constitui semnalul de intrare în amplificator ( Xin ). Pentru a obţine semnalul de reacţie, semnalul de ieşire se aplică la intrarea unui circuit alcătuit din elemente de circuit pasive (rezistori, condensatori, bobine), circuit care se numeşte reţea de reacţie. Reţeaua de reacţie pe de o parte divizează semnalul de ieşire şi, pe de alta, introduce un defazaj al semnalului de reacţie faţă de semnalul de ieşire. Schema bloc a unui amplificator cu reacţie:

X s X in AMPLIFICATOR X ies

+

X r A = Ae jϕA RETEA DE REACTIE β = βe jϕβ Am notat cu A şi β modulul factorului de amplificare al amplificatorului fără reacţie, respectiv modulul factorului de transfer al reţelei de reacţie iar cu ϕA şi ϕβ defazajul introdus de amplificator, respectiv defazajul introdus de reţeaua de reacţie.

Cu aceste notaţii, între semnalele din circuit se pot scrie următoarele

relaţii:

X ies = A X in

X r = β X ies

X in = X s + X r

Cu ajutorul acestor relaţii, factorul cu care semnalul furnizat de sursa de semnal este amplificat de către amplificatorul cu reacţie va fi:

Ar = X ies = A

X s 1 − β A

Produsul complex dintre factorul de amplificare al amplificatorului şi factorul de reacţie poate fi scris sub forma:

β A = βAe j (ϕA +ϕβ ) = βAe jϕΣ = βA(cosϕΣ + j sin ϕΣ )

în care ϕΣ reprezintă suma defazajelor introduse de amplificator şi reţeaua

de reacţie. Astfel, modulul factorului de amplificare în prezenţa reacţiei va fi:

Ar = A

1 − 2βA cosϕΣ + β 2 A2 Această relaţie poate fi discutată în funcţie de valoarea lui ϕΣ Vom considera două cazuri de referinţă:

- dacă ϕΣ = (2k+1)π, cosϕΣ = -1 şi semnalul de reacţie este în antifază cu semnalul furnizat de sursa de semnal. Reacţia se numeşte reacţie negativă şi factorul de amplificare va avea expresia:

A = A

1 + βA

r

Se poate observa că în prezenţa reacţiei negative factorul de amplificare este mai mic decât în absenţa ei: